Цифровое кодирование

Цифровой код представляет собой последовательность цифр, подчиняющихся определенному закону, с помощью которого условно отображают численное значение измеряемой величины. В основе используемых цифровых кодов лежат различные системы счисления. С точки зрения выполнения арифметических и логических операций удобным является десятичная система, поэтому результаты измерений во всех измерительных приборах выражаются в десятичной системе. В ЦИП в основном применяют устройства с двумя устойчивыми состояниями (триггер, реле), позволяющие осуществлять кодирование в двоичной системе счисления. Система счисления основана на представлении любого числа в виде суммы:

где n — число разрядов; К — коэффициент; Р — основание системы счисления, равное целому числу используемых в системе знаков.

Наибольшее значение коэффициента К равно Р—1 (поскольку знак «О» используется всегда).

Например, число 53 в двоичной системе счисления (рис. 7.2, а) можно записать так:

Для упрощения записи указывают только значения коэффициентов К (0 или 1), располагая по убыванию номера разряда (слева направо) — 110101. Код числа в двоичной системе счислений можно воспроизвести с помощью электрических импульсов (сигналов). Предварительно необходимо условиться, что символу «1» соответствует наличие импульса (высокий уровень сигнала), символу «0» — отсутствие импульса (низкий уровень сигнала). Такой сигнал называется логическим, а аппаратурно реализуется на элементах, имеющих два устойчивых состояния (включено — выключено; открыт— закрыт). Число 53 в двоичной системе будет иметь код, показанный на рис. 7.2, а. Из рисунка видно, что каждый импульс кода в зависимости от места (во времени) имеет определенное значение — «вес».

Рис. 7.2. Представление числа 53 в двоичном коде (а) и коде десятичного разряда (б) при «весах» 8—4—2—1

В десятичной системе счисления число 53 должно быть записано следующим образом:

где K=0, 1,2, ..., 9.

Представление числа 53 в двоичном коде потребует 12 элементов (6 — для символа «1» и 6 — для символа «О»), представление числа в десятичном коде — 20 элементов. Таким образом, двоичный код более экономичный, чем десятичный, но управлять устройством, отображающим информацию о результатах измерений в десятичной системе счисления, более удобно.

Двоично-десятичная система по сложности и экономичности занимает промежуточное положение между двумя рассмотренными выше системами. Ниже представлены десятичные цифры 0—9 с «весами» 8—4— 2—1 двоичного кода:

Число 53 в двоично-десятичной системе при «весах» элементов двоичного кода 8—4—2—1 в каждом десятичном разряде (рис. 7.2, б):

где n — номер десятичного разряда.

Измерительную информацию в цифровых вольтметрах можно представить в десятичном коде для визуального отсчета и вывести в двоичном коде на цифропечатающее устройство для регистрации или ввести в ЭВМ для обработки.